Содержание к диссертации
Введение
РАЗДЕЛ 1. Анализ современного состояния исследований процессов электризации в нефтетрубопродах 10
1.1. Существующие представления об электризации жидкостей 10
1.2. Процесс образования электростатических зарядов 13
РАЗДЕЛ 2. Разработка методики расчета токов электризации в трубопроводах 18
2.1. Процесс накопления электростатических зарядов в трубопроводе 18
2.2. Методика расчета тока электризации нефти в трубопроводе 21
РАЗДЕЛ 3. Влияние параметров нефти и параметров нефтепровода на процессы электризации 29
3.1. Влияние вязкости нефти на процессы электризации 32
3.2. Влияние внутреннего диаметра нефтетрубопровода на процессы электризации 35
3.3. Влияние температуры на процессы электризации 38
3.4. Влияние диэлектрической проницаемости на процессы электризации нефти 42
3.5. Влияние скорости перекачки в трубопроводах на процессы электризации нефти 45
3.6. Определение электрического заряда в трубопроводах 53
3.7. Программа для прогнозирования аварийных ситуаций 61
РАЗДЕЛ 4. Разработка способа нейтрализации электростатических зарядов в потоке нефти 66
4.1. Меры защиты от статического электричества 66
4.1.1. Заземление трубопроводов 67
4.1.2. Увеличение проводимости диэлектрических материалов 68
4.1.3. Анализ существующих конструкций нейтрализаторов статического электричества 68
4.2. Конструкция нейтрализации электростатических зарядов в потоке нефти 70
4.2.1. Принципиальная схема нейтрализатора электростатических зарядов 72
4.3. Методика расчета конструкции нейтрализатора 75
4.3.1. Расчет статора и трехфазной обмотки нейтрализатора 78
4.3.1.1. Определение радиальных размеров статора 78
4.3.1.2. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора 79
4.4. Расчет экономической эффективности предложенного устройства 85
Заключение 92
Библиографический список
- Процесс образования электростатических зарядов
- Методика расчета тока электризации нефти в трубопроводе
- Влияние внутреннего диаметра нефтетрубопровода на процессы электризации
- Анализ существующих конструкций нейтрализаторов статического электричества
Введение к работе
Актуальность. Важнейшей на сегодняшний день остается проблема обеспечения надежности эксплуатации и безаварийности работы систем хранения нефти. Одной из основных причин возникновения взрывов и пожаров в нефтехранилищах (резервуарах) являются заряды статического электричества, образующиеся в трубопроводе в процессе транспортировки нефти. В результате вносимые вместе с нефтью в резервуар электростатические заряды создают электрическое поле и соответственно условия для возникновения искрового пробоя газового пространства над поверхностью нефти.
Вопросы возникновения статического электричества требуют тщательных исследований и обоснования внедрения новых конструкций и материалов при транспортировке и хранении нефтепродуктов.
Образование электрических зарядов в нефтепродуктах при их движении называется электризацией. Электрические заряды, которые находятся в объеме или на поверхности нефтепродуктов, называются электростатическими. Наиболее сильно электризация проявляется при высоких скоростях транспортирования по трубам. Значимость процессов накопления электростатических зарядов особенно велика, так как электризующими материалами являются легковоспламеняющиеся жидкости. Разряды статического электричества в легковоспламеняющихся средах могут становиться причиной взрывов и пожаров [1].
Опасные проявления статического электричества происходят при следующих условиях:
1. В определенном месте происходит накопление заряда.
2. Заряды создают электрическое поле.
3. Энергия, выделяемая в канале разряда, оказывается больше, чем минимально необходимая энергия для воспламенения среды.
Электризация является нежелательным явлением, которое приводит к ряду проблем в транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. Приведем всего лишь несколько примеров.
Причиной взрыва в поселке Ямбург 2 декабря 2002 стал разряд статического электричества при замере количества газойля в резервуаре на территории цеха снабжения нефтепродуктов. Произошел взрыв, а затем пожар резервуара объемом 5000 кубических метров с 2000 тонн газойля.
В 2005 году в Советском районе произошел пожар на территории ОАО "Новосибирский завод конденсаторов". Пожар возник из-за разряда статическо-го электричества, который произошел в тот момент, когда рабочий переливал бензин из одной канистры в другую.
В 2006 году пожар на газоперерабатывающем производстве Октябрьского управления добычи нефти и газа филиала "Башнефть-Уфа" из-за разряда статиг ческого электричества произошел хлопок газовоздушной смеси.
Так, по данным статистики, в России источником зажигания и пожаров в резервуарах с ЛВЖ и ГЖ в 9,5 % случаев являлись разряды статического электричества. По данным зарубежной статистики, от разрядов статического электричества происходит около 50 % взрывов и пожаров в нефтехимической промышленности. Примеры пожаров от статического электричества на различных объектах нефтегазовой промышленности приведены в таблице 1.
На территории Тюменской области находятся трубопроводы протяженностью около 8 тыс.км. и 83 нефтеперекачивающих станций, резервуарные парки общей вместимостью более 2,5 млн.м . Статистика показывает, за последние 25 лет в Тюменской области наблюдалось около двенадцати аварий в нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях, причиной которых были проявления статического электричества.
Приведенные примеры свидетельствуют о большой опасности разрядов статического электричества и нанесению ущерба в нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях. Поэтому разработка мер предупреждения и устранения опасных проявлений статического электричества является весьма актуальной проблемой.
С учетом повышения требований к защите от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также с учетом возрастания объема транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов возникает необходимость систематического исследования и разработке методов, снижающих интенсивность электризации нефти и нефтепродуктов.
Мероприятия по защите от статического электричества должны осуществляться во взрыво- и пожароопасных объектах, отнесенных по классификации руководства «Правила устройства электроустановок» к классам В-Ia и П-І [2,3].
На основании вышеизложенного актуальность работы обуславливается необходимостью проведения исследований по детальному изучению влияния различных параметров нефти и трубопровода на основные показатели и характеристики процессов электризации с целью выяснения характера этих зависимостей. Как показывает статистика и многочисленные исследовательские работы возможно накопление опасных количеств электростатических зарядов в резервуарах, что приводит к возникновению напряженностей электрического ПОЛЯ, превышающие критическую величину 3 кВ/мм в результате чего создаются условия для искрообразования и соответственно взрыва и пожара. Поэтому разработка принципиально новых и более эффективных способов нейтрализации электростатических зарядов в потоке нефти является важной научно-технической задачей
Целью диссертационной работы является повышение безопасности систем хранения нефти путем эффективной нейтрализации статического электричества.
Для выполнения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
1. Усовершенствовать методику расчета токов электризации нефти в трубопроводе с целью создания возможности проведения расчетно-теоретических исследований влияния основных параметров нефти и трубопровода на процессы электризации.
2. Установить влияние основных рабочих параметров нефти и трубопроводной системы на процессы электризации нефти в трубопроводе для оценки максимально возможных величин токов нейтрализации и расчета конструкции нейтрализатора.
3. Разработать принципиально новый способ нейтрализации зарядов статического электричества на входе в резервуар, позволяющий повысить пожаро-и взрывобезопасность систем хранения нефти.
4. Разработать методику расчета устройства нейтрализации электростатических зарядов, обеспечивающую возможность конструирования нейтрализатора.
Научная новизна выполненных исследований:
1. Разработана методика расчета токов электризации нефти в трубопроводах для проведения расчетно-теоретических исследований влияния основных рабочих параметров нефти и трубопровода на процессы электризации.
2. Установлены закономерности изменения токов электризации в зависимости от параметров нефти и трубопровода для оценки максимально возможных величин токов нейтрализации и расчета конструкции нейтрализатора.
3. Разработан принципиально новый способ нейтрализации зарядов статического электричества на входе в нефтехранилище, позволяющий повысить пожаро- и взрывобезопасность систем хранения нефти.
4. Разработана методика расчета устройства нейтрализации электростатических зарядов, обеспечивающего повышенную пожаро- и взрывобезопасность.
Методы исследования. В работе использованы теоретические методы исследования. Полученная методика расчета процессов электризации нефти базируется на экспериментальных данных и известных теоретических положениях электротехники, гидродинамики, физики, химии, пожарной безопасности объектов магистрального трубопровода, математического моделирования. Для решения поставленной задачи в диссертационной работе использовалось моделирование на компьютере, с помощью компьютерных программ MathCad, MathLab, Autodesk AutoCad 2006. Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью разработанной методики, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов электризации нефти, сходимостью полученных теоретических результатов с результатами теоретических и экспериментальных исследований авторов: Джейвис Дж., Козман И., Хорват Т., Берта И.,Бобровский С.А., Яковлев Е.И., Захарченко В.В., Крячко Н.И., Мажа pa Е.Ф., Севриков B.B., Максимов Б.К., Обух А.А., Прибылов В.Н., Кицис СИ., Путко А.Э. и др.
В качестве основного метода исследования влияния основных параметров нефти и трубопровода на процессы электризации нефти в данной работе использовался, созданный на кафедре «Электроэнергетика» ТюмГНГУ метод [4], базирующийся на использовании решения уравнения Пуассона в виде тройного интеграла и выражения удельных объемных плотностей электростатических зарядов, определяемых в виде решения уравнения Козмана-Джейвиса.
Метод был экспериментально проверен на опытной установке, созданной на кафедре «Электроэнергетика» ТюмГНГУ под руководством Кициса СИ. и защищенной патентом 2273022 Российская Федерация, МІЖ7 GO IT 27/42 (Способ определения концентрации ионов в объеме жидкой нефти, протекающих в трубопроводах и устройство для его осуществления).
Практическая значимость работы.
Полученные в диссертационной работе результаты расчетно-теоретических исследований, методика расчета процессов электризации нефти, разработанная конструкция нейтрализатора электростатических зарядов в потоке нефти позволяют повысить пожаро- и взрывобезопасность систем хранения нефти. Разработан алгоритм расчета количества зарядов статического электричества, использование которого позволяет обрабатывать данные непосредственно на производстве и производить настройку нейтрализатора.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских научно-технических конференциях: Международной научной конференции «Современная техника и технологии» (г.Томск, 2001 г), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы развития топливно-энергетического комплекса Западной Сибири». (г.Тюмень, 2001), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием (Современные технологии для ТЭК Западной Сибири» (г.Тюмень, 2007г.) и др. Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения. Диссертация содержит ПО страниц текста, 11 таблиц, 24 рисунка, 2 приложения, библиографический список состоит из 76 наименований.
Процесс образования электростатических зарядов
Появление в потоке жидкости избытка заряда одного знака можно объяснить существованием двойного электрического слоя на границе раздела фаз.
Первая теория строения двойного электрического слоя была развита Гельмгольцем и Перреном. В их представлении двойной электрический слой подобен плоскому конденсатору, внешняя обкладка которого находится в твердой фазе (стенка трубы), а внутренняя - в жидкости параллельно внутренней поверхности трубы на расстоянии порядка диаметра иона. Потенциал электрического поля внутри двойного электрического слоя (р в этом случае линейно уменьшается с увеличением расстояния от поверхности г (рис. 1.1а).
Позднее Гуи и Чепмен предложили другую модель, согласно которой про-тивоионы, благодаря тепловому движению, образуют вблизи твердой поверхности диффузную ионную атмосферу. Уменьшение электрического потенциала двойного электрического слоя ф с увеличением расстояния г в этом случае происходит нелинейно (рис. 1.16).
Предложенная Штерном модель строения двойного электрического слоя объединяет ранние модели, учитывая как адсорбцию противоионов, так и их тепловое движение. Согласно этой модели, являющейся в настоящее время обще принятой, двойной слой на границе жидкость-твердое тело состоит из тонкого слоя ионов одного знака, «неподвижно» связанных с поверхностью твердого тела в результате действия электрических и адсорбционных сил (слой Гельмгольца), и диффузионного слоя ионов другого знака (слой Гуи). При перемещении жидкости относительно твердой поверхности расстояние от поверхности раздела фаз до плоскости скольжения всегда больше толщины слоя Гельмгольца дс. Положение плоскости скольжения определяет значение электрокинетического потенциала (рис. 1.1.в).
Концентрация ионов в слое Гуи (и уменьшение этой концентрации с расстоянием) определяется не только электрическим взаимодействием, но и участием в хаотическом тепловом движении, а также диффузией из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией, т. е. от стенки в массу жидкости. Очевидно, что граница двойного слоя будет размыта, и можно говорить лишь об условном значении толщины двойного слоя 8С. с=л/Д , (1.1) где Dm — коэффициент диффузии ионов, м /с, 2" - время релаксации, с. Интенсивное накопление зарядов одного знака в трубопроводах наблюдается лишь тогда, когда по ним транспортируются углеводородные жидкости и другие органические соединения. В этих жидкостях также происходит диссоциация растворенных веществ, однако степень диссоциации мала, причем носителями зарядов служат образования, состоящие из нескольких нейтральных молекул и одного или нескольких ионов—мицеллы. Толщина двойного слоя в этом случае может достигать десятков миллиметров. Если турбулентный поток такой жидкости движется по трубе, имеющей радиус г0 10с, где дс толщина двойного слоя, то более 90% зарядов слоя Гуи оказывается вне ламинарного подслоя и уносится потоком.
При толковании электризации только как процесса увлечения потоком зарядов слоя Гуи невозможно объяснить непрерывность образования зарядов. Действительно, после удаления потоком ионов слоя Гуи из всей трубы поток зарядов должен прекратиться, т. е. в дальнейшем из трубопровода должна поступать незаряженная жидкость.
Таким образом различают три причины образования двойного электрического слоя: - преимущественное перемещение носителей зарядов из одного тела в другое - диффузия; - на границе раздела имеют место абсорбционные процессы, когда заряды одной из фаз преимущественно оседают на поверхности другой фазы; - имеет место поляризация молекул хотя бы одной из фаз, что приводит к поляризации молекул другой фазы. Причем поляризация во второй фазе может быть размытой (диффузной).
Согласно теории процесс электризации нефти и нефтепродуктов в трубопроводе [25], источником «пристеночного» тока являются окислительно-восстановительные реакции на стенке трубопровода. В соответствии с этой теорией на стенке адсорбируются отрицательные ионы, механизм электризации при движении жидкости в заземленной трубе можно описать следующим образом. Порции «свежей» (незаряженной) жидкости, поступая в начальный участок трубопровода, вытесняют оттуда жидкость с избытком положительных ионов, что вызывает разряд адсорбированных на стенках отрицательных ионов. Однако отрицательные ионы из этих порций жидкости диффундируют к стенкам и адсорбируются на них, создавая избыток положительных ионов в центральной части трубы.
Методика расчета тока электризации нефти в трубопроводе
Указанные электрические силы прямо определяются степенью электризации частиц и, в целом, потока нефти в трубе. Этим обстоятельством определяется важность правильной количественной оценки электризации нефти, текущей по трубе из металла или иного материала.
Поток электрических зарядов, созданный движущимся нефтепродуктом, принято называть током протекания, а количество нескомпенсированных зарядов, проходящих через поперечное сечение трубопровода в секунду, - силой тока электризации.
Сила тока электризации определяется рядом факторов: температурой, давлением, вязкостью, плотностью, наличием электролита, геометрическими размерами труб, электрическим сопротивлением среды, скоростью потока и т.д.
В зависимости от того, какой физико-химической модели появления зарядов электризации при продвижении нефтепродукта в трубе придерживается исследователь, могут получаться различные формулы для тока электризации в трубе. Так, Джейвис и Козман [7] считают причиной появления заряда в жидкости окислительно-восстановительную реакцию на стенках трубы. В итоге ими получена нижеследующая формула для плотности электрического заряда стационарно текущей жидкости. Используя принятое у нас обозначение для объемной плотности заряда р, имеем:
Результат (2.4) позволяет предложить следующий алгоритм для расчета процесса электризации нефти вдоль и на выходе из трубы. Сила тока электризации может быть найдена как количество заряда, пронизывающего поперечное сечение трубы в единицу времени. Количество же заряда в объеме единицы длины трубы на координате длины х определится в виде интеграла: а q(x) = 2л: \р(г,x)-r-dr (2.5)
Количество электричества, пронизывающего поперечное сечение трубы на некоторой текущей координате х в единицу времени, то есть сила тока электризации на текущей координате х, можно найти из соотношения: а I(x) = In \v{f) p(r,x)-r-dr (2.6) о где - величина тока электризации как функция координаты (х) длины трубопровода; р(г, X) — объемная плотность электрического заряда в единице объема нефти, Кл/м; г - радиус элемента потока нефти.
Скорость движения частиц нефти в трубопроводе, если считать движение установившимся определяется формулой Пуазейля [30]: у = 2 -(1-- ) а .2 J , (2.7) где о0 — средняя скорость движения нефти в трубе, м/сек, а — внутренний радиус трубы, м. Плотность заряда можно определить выражением [20] ч 2 т D F С0 / ,х \ р{х,г)= -{1-е кх) а-а -п (2.8) где к - экспоненциальный показатель, характеризующий интенсивность электризации (в приведенных ниже расчетах было принято значение показателя к = 7.677 10_3, определенное экспериментально [20]). Время релаксации заряда находим согласно [30] у , (2.9) где т - время релаксации заряда, сек; у- удельная проводимость нефти, Ом -м (для нефти Тюменского региона характерно значение проводимости у = кг8 Ом-1 м-1); 24 є0 о - диэлектрическая постоянная, Ф/м; 4-П-9-10 єг — относительная диэлектрическая проницаемость нефти. Обычно ее значение лежит в диапазоне 2 -f- 2,5 . Для расчета в качестве примера взята нефть Шаимского нефтегазоносного района єг = 2,2.
Коэффициент диффузии в м /сек определяем по формуле [31]: R6-7T-NA r]-rr (2Л) где R = 8,31 Дж К х моль х - универсальная газовая постоянная; Г- абсолютная температура нефти, К; NA = 6,025 1023 моль 1 - число Авогадро. Динамическая вязкость нефти т\, входящая в формулу (2.10) может быть рассчитана с помощью выражения, Па сек: V = X-v, (2.„) где х - плотность нефти, кг м"3; v - кинематическая вязкость, м2 с \ Плотность нефти удобно определить в виде [31, 32], кг м" : X = Хго - f (Т - 293),, (2Л2) где 20 _ плотность нефти при 293К; = 1,825 - 0,001315 %20 температурная поправка (2.13) Кинематическую вязкость нефти в можно определить из выражения Рей-нольдса- Филонова [33, 34, 35]: v = vx- ехр г-г .щГ. Т2-Тх у (2.14) где V, и V2 - известные кинематические вязкости нефти при температурах Т, и Т2. Радиус иона в выражении (2.10), как обычно обозначен rt. Так как после углерода и водорода в элементном составе нефти наиболее весомыми являются сера, азот и кислород, то можно предположить, что их ионы участвуют в процессе электризации. При расчетах в качестве rt принят радиус иона серы г, = 0,4 10 "9м. В формуле (2.8) имеем F - число Фарадея, равное 96500Кл-моль-1. Концентрацию потенциалопределяющих ионов в объеме нефти в молъ-м можно рассчитать по формуле [20]:
Влияние внутреннего диаметра нефтетрубопровода на процессы электризации
В данной подразделе излагаются результаты исследования влияния скорости перекачки на процессы электризации нефти. Задача исследования тока электризации нефти в трубопроводе рассмотрена при турбулентном движении. Профиль скорости зададим с помощью формулы Пуазейля. Это исследование важно для выбора оптимальной скорости перекачки нефти. Известно, что излишне высокая скорость перекачки может привести к более интенсивной электризации нефти и, следовательно, к закачке в нефтехранилище значительного электрического заряда. Это в свою очередь приведет к созданию в парогазовом пространстве нефтехранилища сильного электрического поля и условий для возникновения искрового разряда и взрыва. Поэтому определение максимально допустимого значения скорости перекачки нефти имеет важное практическое значение.
Результаты исследования влияния скорости перекачки на процессы электризации нефти, важны также для возможности выработки рекомендаций по определению оптимальной величины скорости. Эта величина должна выбираться с учетом двух разнонаправленных требований: 1) обеспечение максимальной производительности трубопроводного транспорта нефти; 2) обеспечения безопасной эксплуатации нефтепромысловых систем.
Достоверность теоретического исследования эксплуатационной надежности нефтепромысловых систем и, в частности, нефтехранилищ, и практические расчеты их показателей надежности, в особенности, на этапе априорного анализа надежности [46], который, как известно, проводится на стадии проектирования и конструкторской проработки нефтепромысловой системы, в значительной степени зависит от точности исходных данных о характеристиках и факторах, определяющих надежность системы [47].
Как уже отмечено, электризация нефти в нефтепроводе может привести к закачке в нефтехранилище опасных количеств электрического заряда. Для прогнозирования возможных аварий актуально проводить предварительное исследование влияния параметров трубопровода, нефти и скорости прокачки на процесс электризации нефти.
Для оценки влияния скорости прокачки нефти на величину тока электризации удобно результаты расчета по формуле (2.21) представить в виде зависимости установившегося тока электризации в трубопроводе от скорости прокачки. Эти результаты представлены на рисунке 3.5.1.
Зависимости, представленные на рисунке 3.5.1, показывают, что при увеличении скорости установившееся значение тока электризации также возрастает. В начальной стадии прокачки нефти при малых значениях координаты х наблюдается быстрый рост тока электризации причем установившаяся величина тока электризации тем выше, чем выше скорость прокачки нефти по трубопроводу. Наличие переходного процесса в начальный период прокачки связано с резкой деформацией двойного электрического слоя, сформировавшегося у внутренней стенки трубы в стационарном режиме при скорости потока, равной нулю. По мере увеличения длины х участка трубопровода скорость нарастания тока электризации уменьшается.
Увеличение скорости движения нефти относительно стенок является основной причиной усиленной электризации нефти. В нефти присутствуют различные примеси (твердые, жидкие или газообразные), на поверхности частиц примесей также образуется двойной электрический слой, что вызывает увели чение количества свободных зарядов в потоке, т.е. увеличивается электризация нефти.
Следовательно, нужно ограничивать скорость движения.
Для оценки влияния скорости прокачки нефти на величину тока электризации удобно результаты расчета по формуле (2.21) представить в виде зависимости установившегося тока электризации в трубопроводе от скорости прокачки (рис.3.5.2).
Анализ существующих конструкций нейтрализаторов статического электричества
Предотвратить нежелательное и опасное накопление зарядов статического электричества в нефтехранилище при закачке нефти можно путем их нейтрализации. В этом случае задача решается установкой нейтрализаторов зарядов [58], а также другими способами, том числе проведением технологических процессов в средах, в которых разряд статического электричества не вызовет пожаров и взрывов.
Предложен ряд конструкций нейтрализаторов статического электричества. Индукционные нейтрализаторы статического электричества в потоке топлива предназначены для снижения плотности зарядов статического электричества в потоке при их прокачке по технологическим трубопроводам.
Известен индукционный нейтрализатор с протяженным разрядным электродом [10], состоящий из камеры нейтрализатора, разрядного электрода, стыковочного патрубка, изолятора, проходного изолятора (рис.4.1). Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность нейтрализации зарядов, так как значительные количества ионов переносятся потоком жидкости (например, нефти) через нейтрализатор, не успевая попасть на единственный центральный электрод. Кроме того, в расширении устройства, поступающие в нейтрализатор массы нефти проскальзывают по внешним слоям нефти в расширениях и выдавливаются гидравлическим давлением из нейтрализатора без задержки. Электростатические заряды не успевают при этом стечь на землю через разрядный электрод. струны, укрепленные посредством пружин на кольцах, коаксиально установленных на торцевых кольцах с образованием однополостного гиперболоида вращения. Эффективность нейтрализации зарядов данного устройства все-таки оказывается недостаточной, т.к. значительное количество ионов все еще выносится из нейтрализатора с потоком жидкости.
Известно [61], что устройство для отвода зарядов из жидкого продукта должно устанавливаться на загрузочном трубопроводе непосредственно у входа в заполняемый резервуар так, чтобы при максимальной из используемых скоростей транспортирования время движения продукта по загрузочному патрубку после выхода из устройства до истечения в аппарат не превосходило 0,1 постоянной времени релаксации заряда в жидкости.
Разработка нового нейтрализатора более эффективного, чем существующие нейтрализаторы электростатических зарядов, весьма актуальна.
Принципиальное отличие предложенной авторами конструкции [62, 63, 64, 65] состоит в том, что во вновь разработанном нейтрализаторе используется два вида электрических полей, воздействующих на заряженный ион (носитель электричества): вращающееся и статическое электрическое поля. Первое придает траектории движения ионов спиралеобразную форму, второе стремится подвести ионы к разрядным электродам (струнам). В результате эффективность процесса нейтрализации резко увеличивается.
Исходя из вышеизложенного, предложено усовершенствование устройства за счет удлинения путей ионов в нейтрализаторе путем придания траектории движения ионов спиралеобразной формы и создания дополнительных сил воздействия на ионы для подведения их к разрядным струнам - электродам.
Разработанный нейтрализатор может быть использован для отвода электростатических зарядов из потока нефти и других жидких углеводородов.
Задержка электростатических зарядов в нейтрализаторе осуществляется с помощью вращающегося магнитного поля, определяющего спиралеобразный характер движения ионов в нейтрализаторе и удлинении траектории движения иона в нейтрализаторе, что требуется для полной откачки зарядов из нефтепровода.
Нейтрализатор электростатических зарядов в потоке диэлектрической жидкости состоит из пластмассового корпуса и двух торцевых металлических колец, соединенных металлическими струнами, натянутыми на торцевые кольца с образованием гиперболоида вращения и снабжен трехфазным статором, трехфазные электрические обмотки которого сдвинутые в пространстве на 120 друг относительно друга создают вращающееся магнитное поле, в результате чего траектории движения статических зарядов в нефти приобретает форму спиралей, что значительно удлиняет их путь в камере устройства, в десятки повышает время пребывания ионов в камере и значительно увеличивает вероятность встречи иона с одной из струн нейтрализатора. Другим фактором повышающим эффективность нейтрализации зарядов является наличие в устройстве вентильного микрогенератора постоянного тока, который связан положительной клеммой с одним из торцевых колец нейтрализатора, а своей отрицательной клеммой с входным металлическим патрубком. Напряжение микрогенератора образует дополнительное стационарное электрическое поле, которое создает добавочные силы Лоренца, заставляющие ионы сближаться со струнами и тем самым помогает отводить ионы из нефти.
